RAC – Robótica Académica de Coimbra

1. RAC – Robótica Académica de Coimbra Jorge Lobo Rui Rocha RAC - Robótica Académica de Coimbra

2. Sumário • Enquadramento do projecto • Robôs da RAC • Hardware • Cinemática • Software de controlo da equipa • Sistema de Visão Global • Estado do projecto e perspectivas futuras RAC - Robótica Académica de Coimbra

3. Sumário • Enquadramento do projecto • Robôs da RAC • Hardware • Cinemática • Software de controlo da equipa • Sistema de Visão Global • Estado do projecto e perspectivas futuras RAC - Robótica Académica de Coimbra

4. Enquadramento da RAC • Objectivo geral: construir uma equipa de futebol robótico para competir na liga de robôs pequenos do RoboCup (Small-Size League). • Médio-longo prazo: migrar para RoboCup MSL. • Promoção da robótica móvel no seio do DEEC • Envolvimento de alunos, docentes e investigadores. • Representação da escola em competições de futebol robótico. • Tornar aliciante a aprendizagem de diversas disciplinas. • Mecatrónica, Electrónica, Sistemas Digitais, Programação, Controlo, Visão por Computador, Inteligência Artificial, etc. • Mais informações:http://www.deec.uc.pt/~rprocha/RAC/RAC.html RAC - Robótica Académica de Coimbra

5. Sumário • Enquadramento do projecto • Robôs da RAC • Hardware • Cinemática • Software de controlo da equipa • Sistema de Visão Global • Estado do projecto e perspectivas futuras RAC - Robótica Académica de Coimbra

6. 18cm diameter PC104 STACK Battery Pack Motor Kicker Rotating Dribbler OmniWheel RacBots • A liga F180 requer robôs rápidos, não necessariamente muito inteligentes, podendo ter um computador central a controlar. • Mas na RAC queremos vir a construir robôs autónomos, capazes de acompanhar a evolução das regras do jogo. • Robôs compactos, rápidos e com movimento omnidireccional, e kicker. • Configuração básica, o RacSlaveBot, permite cumprir os requisitos mínimos e apoia-se com computador central para “fechar a malha” de controlo. • Configuração avançada, o RacSmartBot, com visão própria, sensores inerciais e capacidade de processamento para maior autonomia. RAC - Robótica Académica de Coimbra

7. 18cm diameter PC104 STACK Battery Pack Motor Kicker Rotating Dribbler OmniWheel Hardware do Robô • Via Eden M570 600Mhz CPU • 4I65 FPGA based PC104-PLUS Anything I/O card • PC/104 Power Supply V104 • 7I30 Quad 100 Watt H-bridges • Wireless LAN Mini USB Adapter • Compact Flash IDE Drive • DC Micromotors 12v • ... RAC - Robótica Académica de Coimbra

8. 18cm diameter PC104 STACK Battery Pack Motor Kicker Rotating Dribbler OmniWheel RacSlaveBots • Configuração básica • Funciona “escravo” do computador central • ... RAC - Robótica Académica de Coimbra

9. RacSmartBots • Inteligente e semi-autónomo • Processamento de imagem • Fusão sensorial • … Inertial Sensors RAC - Robótica Académica de Coimbra

10. 18cm diameter PC104 STACK Battery Pack Motor Kicker Rotating Dribbler OmniWheel Cinemática Holonómica • Rodas Omnidireccionais • Configuração omnidireccional holonómica RAC - Robótica Académica de Coimbra

11. Controlo de Trajectória Cinemática do robô • FPGA controla cada motor individualmente • Qual deve ser o movimento de cada eixo para se obter a trajectória pretendida? • Estudo da Cinemática do robô • Cinemática Directa • Cinemática Inversa • Modelo de Controlo • Implementação de um sistema de simulaçãoem MATLAB/Simulink por forma a simular o comportamento real do robô. • Calibração do sistema • … RAC - Robótica Académica de Coimbra

12. Sumário • Enquadramento do projecto • Robôs da RAC • Hardware • Cinemática • Software de controlo da equipa • Sistema de Visão Global • Estado do projecto e perspectivas futuras RAC - Robótica Académica de Coimbra

13. Requisitos do Software de Controlo da Equipa • Controlo em tempo-real num ambiente muito dinâmico: futebol robótico. • Compromisso entre comportamentos reactivos e deliberativos. • Controlo reactivo: responder rapidamente à ocorrência de novos; importante no em decisões de muito curto-prazo. • Controlo deliberativo: planeamento inteligente de estratégias de jogo, baseadas na cooperação entre os robôs futebolistas da equipa. • Na liga dos robôs pequenos (SSL), o controlo centralizado é viável. • É permitida a colocação de um sensor global: câmara sobre o campo. • Controlo distribuído é a melhor solução na liga dos robôs médios (MSL) • Distribuição dos sensores (da informação) e do poder computacional. • Modularidade e flexibilidade. • Fácil evolução através da adição/modificação incremental de módulos de SW. • Permitir a implementação da equipa com níveis de autonomia diferenciados. RAC - Robótica Académica de Coimbra

14. Características da Arquitectura de Controlo da RAC • Permite controlar a equipa de forma completamente distribuída. • Mas pode ser instanciada com diferentes níveis de autonomia dos robôs: • Ex: controlador do robô num computador remoto / robô usado como um mero actuador. • O controlador de cada robô possui 3 niveis de abstracção. • Estratégico: deliberativo. • Táctico: deliberativo e reactivo. • Operacional: essencialmente reactivo. • Modelo do mundo centralizado baseado em fusão sensorial. • Cada robô pode usar sensores a bordo para ter uma visão parcial do jogo. • O modelo do mundo é um repositório centralizado que faz a fusão de toda a informação e está acessível a todos os robôs da equipa. • Cada robô usa informação local para exibir comportamentos reactivos. • Escalável para equipas com um número arbitrário de robôs. RAC - Robótica Académica de Coimbra

15. Arquitectura: versão Distribuída • Robôs • Três níveis de controlo. • Sensores globais • Os robôs trocam informação para cooperarem. • Modelo do mundo. • Fusão sensorial. • Árbitro. • Acesso ao modelo do mundo pelos robôs. • Notificação automática de eventos importantes. • Supervisão e monitorização. RAC - Robótica Académica de Coimbra

16. SUPERVISION Visualization and supervision of the team Rn R2 R1 Shared Memory World Model INTGLBVIS Interface with global vision RFRINT Referee Interface WM TCP/IP link RS/232 link BRAIN Centralized Controller ACT1 Actuators, robot 1 ACTn Actuators, robot n ACT2 Actuators, robot 2 Wireless link / UDP Arquitectura: versão Centralizada (implementada) RAC - Robótica Académica de Coimbra

17. Sumário • Enquadramento do projecto • Robôs da RAC • Hardware • Cinemática • Software de controlo da equipa • Sistema de Visão Global • Estado do projecto e perspectivas futuras RAC - Robótica Académica de Coimbra

18. Global camera Remote PC Marcas coloridas sobre os robôs Bola de golf cor-de-laranja Sistema de Visão Global • Objectivo: obter o estado do jogo. • Robôs da equipa: • Posição, orientação e velocidade. • Robôs adversários: • Toda a informação que se conseguir obter. • Bola: • Posição e velocidade. RAC - Robótica Académica de Coimbra

19. Segmentação de Cor RAC - Robótica Académica de Coimbra

20. Sumário • Enquadramento do projecto • Robôs da RAC • Hardware • Cinemática • Software de controlo da equipa • Sistema de Visão Global • Estado do projecto e perspectivas futuras RAC - Robótica Académica de Coimbra

21. Conclusão • Estado Actual do Projecto • Protótipo do robô testado com sucesso. • Montagem da 1.ª equipa de robôs: em curso. • Geração e controlo de trajectórias. • Sistema de visão global. • Software de controlo centralizado da equipa. • Perspectivas futuras • Realização dos primeiros jogos. • Montagem de um kicker nos robôs. • Software de controlo distribuído da equipa. • Competição ao mais alto nível: RoboCup. RAC - Robótica Académica de Coimbra

22. Equipa de desenvolvimento da RAC RAC - Robótica Académica de Coimbra

23. Vídeo(Abr 2005) RAC - Robótica Académica de Coimbra